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全站仪第一节全站仪的结构组成和基本操作方法第一节全站仪的结构组成和基本操作方法数字化测图的关键仪器是电子全站仪。
它具有功能强、精度高、用途广和使用方便、快捷等特点，备受欢迎。
目前，世界各国生产的全站仪品种、规格、型号繁多，并朝着自动化、智能化的方向发展，如增加自动调焦、自动锁定跟踪目标、激光对点、数字键、免棱镜观测、DOS操作等等。
但无论哪一种规格型号，其中最主要的几种指标是：测程、测角精度、测距精度、存点数量。
(图5-1)为南方测绘公司的全站仪系列产品。
各种全站仪的基本操作上略有不同。
但基本原理和主要功能基本相同。
本章将以拓普康电子全站仪为例，介绍全站仪的有关知识。
一、GTS—332电子全站仪的组成GTS—332电子全站仪由电子经纬仪、光电测距仪和微机三部分组成，主要技术指标是：单棱鏡测程3km，测角精度±2″，测距精度（±2mm+2ppm•D），野外测量最多能存8000个点，能进行数据采集、数据文件存储并通过RS—232C串行信号接口与其它计算机进行数据通讯。
全站仪的各部件名称如(图5-2)。
二、基本操作方法全站仪的安置操作（对中、整平、瞄准等）与经纬仪基本相同，所不同的是，全站仪有一操作键盘和显示屏（图5-3），通过观测和键盘的操作，会在显示屏上显示出各种数据。
1、键盘操作各种操作键的功能见(表5-1)。
按POWER键打开电源开关后，可直接进入角度测量，如按键或键可进行距离测量或坐标测量，若按MENU键，将进入菜单测量模式。
操作键表5-1键名称功能POWER电源电源开关星键1．显示屏对比度2．十字丝照明3．背景光4．倾斜改正5．设置大气改正和棱镜常数坐标测量键坐标测量模式距离测量键距离测量模式ANG角度测量键角度测量模式MENU菜单键在菜单角模式和之间切换，在菜单角模式下可设应用测量与照明调节、仪器系统误差改正ESC退出键1．返回测量或上一层模式2．从正常测量直接进入数据采集模式或放样模式3．也可用作为正常测量模式下的记录键ENT确认输入键在输入值末尾按此键F1-F4软键（功能键）对应于显示的软键功能信息2、显示屏显示的符号(表5-2)显示屏表5-2显示内容显示内容V（V%）垂直角（坡度显示）N北向坐标（X）HR水平角（右角）E东向坐标（Y）HL水平角（左角）Z 高程（H）HD水平距离*EDM（电子测距）正在进行VD高差m以米为单位SD倾斜距离f以英尺/英寸为单位在显示屏右边的各操作键与显示屏下方的软键（功能键）配合，将组合成各种各样的功能，并在显示屏上显示出各种信息（图5-4）。
使用全站仪进行建筑物结构变形监测简介：建筑物结构的变形与稳定性是建筑工程中至关重要的问题。
为了及时发现潜在的结构问题，确保建筑物的安全与稳定，工程师和建筑师经常使用全站仪进行结构变形监测。
本文将介绍全站仪的原理和应用，并讨论其在建筑物监测中的重要性。
一、全站仪的原理全站仪是一种测量仪器，由测量仪和特殊的反射镜装置组成。
通过发送和接收红外射线，全站仪能够测量建筑物各个点的位置和变形。
全站仪的工作原理基于三角测量法，通过测量观测点与仪器的角度差以及观测点与仪器的距离，从而确定观测点的坐标。
二、全站仪在建筑物监测中的应用1. 结构变形监测全站仪在建筑物结构变形监测中发挥着重要的作用。
通过在建筑物的不同部位放置三角测量点，并定期进行测量，工程师能够及时检测到建筑物的变形情况。
这种变形监测能够帮助工程师判断建筑物是否存在潜在的结构问题，并采取相应的修复措施。
2. 地基沉降监测除了结构变形监测，全站仪还可以用于建筑物地基沉降的监测。
地基沉降是建筑物安全与稳定性的重要指标。
通过在建筑物的基础上放置多个测量点，并测量其高程变化，工程师能够及时发现并评估地基的沉降情况。
这种地基沉降监测能够帮助工程师判断地基的承载能力，为建筑物的设计和施工提供重要参考。
3. 拱顶位移监测对于一些大型建筑物，如体育场馆和大型文化建筑，拱顶位移是一个重要的考虑因素。
借助全站仪的高精度测量能力，工程师可以对拱顶位置进行实时监测，并记录其位移情况。
通过监测结果，工程师可以调整建筑物的结构设计，确保拱顶的稳定性。
三、使用全站仪进行建筑物监测的重要性1. 及时发现潜在问题通过使用全站仪进行建筑物监测，工程师能够及时发现潜在的结构问题。
建筑物的结构变形往往需要一段时间才能显现出来。
而通过定期的测量，工程师能够及早识别和解决这些问题，确保建筑物的安全和稳定性。
2. 提供科学依据全站仪能够提供高精度的测量结果，这为工程师提供了科学的数据依据。
以往，建筑物的监测主要依赖于工程师的经验和直觉。
全站仪工作原理
全站仪是一种用于测量地面和建筑物的工具，它通过激光或电
子信号来测量距离、角度和高程，从而确定物体的位置和形状。
全
站仪的工作原理主要包括三个方面，测距原理、测角原理和测高原理。
首先，全站仪的测距原理是利用激光或电子信号发射出去并经
过反射后返回，通过测量发射和接收的时间差来计算出物体与全站
仪的距离。
这种测距原理可以实现高精度的距离测量，通常可以达
到几毫米的精度。
全站仪的测距原理是其工作的基础，也是其最重
要的功能之一。
其次，全站仪的测角原理是利用内置的角度测量装置来测量物
体的水平角和垂直角。
这些角度信息可以用来确定物体的方向和位置，从而实现对物体的精确定位。
测角原理是全站仪实现测量精度
的关键，也是其在建筑和地理测量领域得到广泛应用的重要原因之一。
最后，全站仪的测高原理是利用激光或电子信号来测量物体的
高程。
通过测量信号的反射时间或者信号的强度来确定物体的高度，
从而实现对物体高程的测量。
这种测高原理可以在地形测量和建筑物测量中发挥重要作用，为工程测量提供了重要的数据支持。
综上所述，全站仪的工作原理主要包括测距原理、测角原理和测高原理。
这些原理的相互配合和协同作用，使全站仪成为一种功能强大、测量精度高的测量工具，广泛应用于建筑、地理测量、地质勘探等领域。
全站仪的工作原理深刻地影响着其性能和应用，对于用户来说，了解全站仪的工作原理，有助于更好地使用和维护全站仪，提高测量工作的效率和精度。
全站仪的原理
全站仪是一种用于测量地面上各点的三维坐标的仪器。
它的测量原理是基于三角测量原理和角度测量原理。
在三角测量原理中，全站仪通过测量测站位置与待测点的连线方向和长度，以及它们与已知点的连线方向和长度，利用三角关系计算待测点的坐标。
全站仪使用的三角测量原理可以有效地解决点位定位问题，并具有较高的精度。
在角度测量原理中，全站仪通过测量测站位置与待测点的连线方向和已知点的连线方向之间的角度差，以及测站与待测点之间的水平和垂直方向的角度差，来计算待测点的坐标。
角度测量原理可以补充三角测量原理的不足，提高测量的精度和可靠性。
全站仪的测量原理基于上述两个原理的综合应用，通过测量仪器内的角度传感器和距离传感器读取的数据，结合已知点的坐标信息和仪器的位置信息，利用计算机软件进行数据处理和坐标计算，最终得出待测点的三维坐标。
总结起来，全站仪的原理是基于三角测量原理和角度测量原理，通过测量仪器内的角度和距离数据，并结合已知点坐标和仪器位置信息，通过计算处理得出待测点的三维坐标。
全站仪工作原理
全站仪是一种测量工具，用于测量地面上不同点之间的水平和垂直距离。
它的工作原理是利用光学测量和角度计算来确定目标点的位置。
首先，全站仪发射一束可见光的激光束，这个激光束在测量距离的过程中被称为测距光束。
测距光束照射到目标点上，然后被反射回全站仪。
全站仪上配备有接收器，它接收到反射回来的测距光束。
接收器将激光束上的光信号转换成电信号，并通过电路处理来确定反射光束的强度。
接下来，全站仪通过测量测距光束在空气中传播的时间来计算出目标点与仪器的距离。
这个测量过程利用了光在空气中的传播速度。
同时，全站仪还能测量反射光束在水平和垂直方向上的角度。
它通过内置的仰角、水平角以及方位角的测量系统来测量目标点的位置。
利用测量到的距离和角度数据，全站仪通过三角计算方法计算出目标点的坐标。
具体的计算过程是基于三角测量原理，利用几何和三角学的知识进行计算。
综上所述，全站仪通过利用光学测量和角度计算来确定地面上不同点之间的水平和垂直距离，从而实现测量和定位的功能。
全站仪的结构和工作原理目录第一节全站仪概述第二节全站仪的发展现状及前景第三节第三节电子经纬仪第四节电磁波测距仪第五节全站仪的操作第六节全站仪的检定和检验第七节全站仪的使用与维护第一节全站仪概述一、全站仪概述全站仪，即全站型电子速测仪（Electronic Total Station）。
是一种集光、机械、电子部件为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。
因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪。
因全站仪具有多功能、高效率的特性，目前几乎可以用在所有的测量领域。
全站仪是人们在角度测量自动化的过程中应用而生的，各类电子经纬仪在各种测绘作业中起着巨大的作用。
全站仪的发展经历了从组合式即光电测距仪与光学经纬仪组合，或光电测距仪与电子经纬仪组合，到整体式即将光电测距仪的光波发射接收系统的光轴和经纬仪的视准轴组合为同轴的整体式全站仪等几个阶段。
最初速测仪的距离测量是通过光学方法来实现的，我们称这种速测仪为“光学速测仪”。
实际上，“光学速测仪”就是指带有视距丝的经纬仪，被测点的平面位置由方向测量及光学视距来确定，而高程则是用三角测量方法来确定的。
带有“视距丝”的光学速测仪，由于其快速、简易，而在短距离（100米以内）、低精度（1/200(1/500）的测量中，如碎部点测定中，有其优势，得到了广泛的应用。
随着电子测距技术的出现，大大地推动了速测仪的发展。
用电磁波测距仪代替光学视距经纬仪，使得测程更大、测量时间更短、精度更高。
人们将距离由电磁波测距仪测定的速测仪笼统地称之为“电子速测仪”（Electronic Tachymeter）。
随着电子测角技术的出现。
这一“电子速测仪”的概念又相应地发生了变化，根据测角方法的不同分为半站型电子速测仪和全站型电子速测仪。
半站型电子速测仪是指用光学方法测角的电子速测仪，也有称之为“测距经纬仪”。
这种速测仪出现较早，并且进行了不断的改进，可将光学角度读数通过键盘输入到测距仪，对斜距进行化算，最后得出平距、高差、方向角和坐标差，这些结果都可自动地传输到外部存储器中。
全站型电子速测仪则是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系统，测量结果能自动显示，并能与外围设备交换信息的多功能测量仪器。
由于全站型电子速测仪较完善地实现了测量和处理过程的电子化和一体化，所以人们也通常称之为全站型电子速测仪或简称全站仪。
近年来，随着微电子技术、电子计算技术、电子记录技术的迅速发展和广泛应用，全世界众多测绘仪器制造厂家不断推出各种型号的全站仪，以满足各类用户各种用途的需要。
特别是新一代的智能型全站仪，不仅测量速度快、精度高，还内置有微处理器和存储器，以及功能强大的系统软件和丰富多彩应用程序，可实现设计、计算、放样等许多高级功能，将全站仪的发展推向了一个崭新的阶段。
二、全站仪的分类全站仪采用了光电扫描测角系统，其类型主要有：编码盘测角系统、光栅盘测角系统及动态（光栅盘）测角系统等三种。
全站仪按结构组成分为组合式（Modular）全站仪（测距单元与电子经纬仪既可组合又可分离，两者通过专用的电缆和接口装置连接）和整体式（Integrated）全站仪（测角、测距和微处理器单元与仪器的光学、机械系统融为一体不可分离，且经纬仪的视准轴和测距仪的发射轴、接收轴三轴共线。
全站仪按功能分为普通全站仪（能够测角、测距和计算坐标、高差）、智能型全站仪（具有内置或可扩充的系统软件和工具软件，具有自动安平和补偿设备）、自动跟踪式全站仪等。
最近十余年来，随着制造工艺、微电子技术和计算机技术的发展，世界上各个主要测量仪器制造厂商出产的全站仪大都属于新一代的集成式智能型全站仪。
三、全站仪的应用全站仪的应用范围已不仅局限于测绘工程、建筑工程、交通与水利工程、地籍与房地产测量，而且在大型工业生产设备和构件的安装调试、船体设计施工、大桥水坝的变形观测、地质灾害监测及体育竞技等领域中都得到了广泛应用。
全站仪的应用具有以下特点：1.在地形测量过程中，可以将控制测量和地形测量同时进行。
2.在施工放样测量中，可以将设计好的管线、道路、工程建筑的位置测设到地面上，实现三维坐标快速施工放样。
3.在变形观测中，可以对建筑（构筑）物的变形、地质灾害等进行实时动态监测。
4.在控制测量中，导线测量、前方交会、后方交会等程序功能，操作简单、速度快、精度高；其他程序测量功能方便、实用且应用广泛。
5.在同一个测站点，可以完成全部测量的基本内容，包括角度测量、距离测量、高差测量，实现数据的存储和传输。
6.通过传输设备，可以将全站仪与计算机、绘图机相连，形成内外一体的测绘系统，从而大大提高地形图测绘的质量和效率。
四、现代全站仪的特性和功能新一代的集成式智能型全站仪一般具有下列特性和功能：1.电子水准器、激光对点器使整平、对中更为简便；2.友好的用户界面可指导和提示作业人员应进行的操作；3.强大的系统软件能自动进行仪器调校、参数设置、气象改正等；4.丰富的应用软件可实现面积计算、导线测量、交会测量、道路放样等复杂操作流程和数据处理；5.三轴补偿器可自动测定竖轴误差、横轴误差和视准轴误差并加以改正，提高了半测回测角精度；6.动态电子测角系统可自动消除度盘偏心误差和分划误差的影响，而无需在测回间配置水平度盘；7.通过主机或电子记录器上的标准通信接口，可实现全站仪与计算机之间的数据通信，从而使得测量数据的采集、处理与绘图等实现无缝连接，形成内外业一体化的高效率测量系统。
五、全站仪的基本组成及结构1.全站仪的基本组成全站仪几乎可以用在所有的测量领域。
电子全站仪由电源部分、测角系统、测距系统、数据处理部分、通讯接口、及显示屏、键盘等组成。
它本身就是一个带有特殊功能的计算机控制系统，其微机处理装置由微处理器、存储器、输入部分和输出部分组成。
由微处理器对获取的倾斜距离、水平角、竖直角、垂直轴倾斜误差、视准轴误差、垂直度盘指标差、棱镜常数、气温、气压等信息加以处理，从而获得各项改正后的观测数据和计算数据。
在仪器的只读存储器中固化了测量程序，测量过程由程序完成。
仪器的设计框架如图8-1所示。
图8-1 全站仪设计框架其中：(1)电源部分是可充电电池，为各部分供电；(2)测角部分为电子经纬仪，可以测定水平角、竖直角，设置方位角；(3)补偿部分可以实现仪器垂直轴倾斜误差对水平、垂直角度测量影响的自动补偿改正；(4)测距部分为光电测距仪，可以测定两点之间的距离；(5)中央处理器接受输入指令、控制各种观测作业方式、进行数据处理等；(6)输入、输出包括键盘、显示屏、双向数据通讯接口。
从总体上看，全站仪的组成可分为两大部分：一是为采集数据而设置的专用设备，主要有电子测角系统、电子测距系统、数据存储系统、自动补偿设备等。
二是测量过程的控制设备，主要用于有序地实现上述每一专用设备的功能，包括与测量数据相连接的外围设备及进行计算、产生指令的微处理机等。
只有上面两大部分有机结合才能真正地体现“全站”功能，既要自动完成数据采集，又要自动处理数据和控制整个测量过程。
2.全站仪的基本结构全站仪按其结构可分为组合式（积木式）与整体式两种。
(1)组合式全站仪组合式全站仪由测距头、光学经纬仪及电子计算部分拼装组合而成。
这种全站仪的出现较早，经不断地改进可将光学角度读数通过键盘输入到测距仪并对倾斜距离进行计算处理，最后得出平面距离、高差、方位角和坐标差，这些结果可自动地传输到外部存储器中，后来发展为把测距头、电子经纬仪及电子计算部分拼装组合在一起。
其优点是能通过不同的构件进行多样组合，当个别构件损坏时，可以用其他构件代替，具有很强的灵活性。
早期的全站仪都采用这种结构。
如图8-2是日本索佳公司生产的REDmini短程测距仪，仪器测程为O.8km。
测距仪的支座下有插孔及制紧螺旋，可使测距仪牢固地安装在经纬仪的支架上方。
旋紧测距仪支架上的竖直制动螺旋后，可调节微动螺旋使测距仪在竖直面内俯仰转动。
测距仪发射接收镜的目镜内有十字丝分划板，用以瞄准反射棱镜。
图8-2 组合式全站仪图8-3是组合式单块反射棱镜，当测程大于300m时，可换装三块棱镜。
图8-3 组合式单块棱镜此外，测距仪横轴到经纬仪横轴的高度与舰牌中心到反射棱镜中心的高度一致，从而使经纬仪瞄准视牌中心的视线与测距仪瞄准反射棱镜中心的视线保持平行（见图8-4）。
图8-4 仪器站与棱镜站装配示意图(2)整体式全站仪整体式全站仪是在一个机器外壳内含有电子测距、测角、补偿、记录、计算、存储等部分。
将发射、接收、瞄准光学系统设计成同轴，共用一个望远镜（见图8-5），角度和距离测量只需一次瞄准，测量结果能自动显示并能与外围设备双向通讯。
其优点是体积小、结构紧凑、操作方便、精度高，近期的全站仪都采用整体式结构。
整体式全站仪配套使用棱镜对中杆与支架，如果仪器有水平方向和竖直方向同轴双速制动及微动手轮，瞄准操作只需单手进行，更适合移动目标的跟踪测量及空间点三维坐标测量，操作更方便，应用更广泛。
图8-5整体式全站仪望眼镜的光路六、电脑全站仪的主要特点电脑全站仪亦称智能型全站仪，具有双轴倾斜补偿器，双边主、附显示器，双向传输通讯，大容量的内存或磁卡与电子记录簿两种记录方式以及丰富的机内软件，因而测量速度快、观测精度高、操作简便、适用面宽、性能稳定，深受广大测绘技术人员的欢迎，成为1993年以来的全站仪主流发展方向。
电脑全站仪的主要特点如下：1.电脑操作系统电脑全站仪具有像通常PC机一样的DOS操作系统。
2.大屏幕显示可显示数字、文字、图像，也可显示电子气泡居中情况，以提高仪器安置的速度与精度，并采用人机对话式控制面板。
3.大容量的内存一般内存在1M以上，其中主内存有640K、数据内存320K、程序内存512K、扩展内存512K。
4.采用国际计算机通用磁卡。
所有测量信息都可以文件形式记入磁卡或电子记录簿，磁卡采用无触点感应式，可以长期保留数据。
5.自动补偿功能补偿器装有双轴倾斜传感器，能直接检测出仪器的垂直轴，在视准轴方向和横轴方向上的倾斜量，经仪器处理计算出改正值并对垂直方向和水平方向值加以改正，提高测角精度。
6.测距时间快，耗电量少。
第二节全站仪的发展现状及前景全站仪作为最常用的测量仪器之一，它的发展改变着我们的测量作业方式，极大地提高了生产的效率。
虽然GPS技术在大地测量领域已广泛应用，但在测绘领域中全站仪依然发挥着极其重要的作用，因为它有着GPS接收机所不具备的一些优点。
如不需对天通视，选点和布点灵活，特别适用于带状地形及隐蔽地区，观测数据直观，数据处理简单，操作方便，精度高等。
全站仪早期的发展主要体现在硬件设备上，如减轻质量、减小体积等；中期的发展主要体现在软件功能上，如水平距离换算、自动补偿改正、加常数乘常数的改正等；现今的发展则是全方位的，如全自动、智能型。
